Aluminio como material del disipador de calor

El aluminio es un metal extremadamente versátil, por lo que no es de extrañar que se utilice habitualmente para aplicaciones de disipador de calor. La transferencia de calor para enfriar un dispositivo o mantener una determinada temperatura es una propiedad importante de los metales modernos, y el aluminio es una de las mejores opciones para ingenieros y diseñadores. Hoy veremos por qué el aluminio es una opción tan excelente para los disipadores de calor y cuáles de sus propiedades lo hacen particularmente deseable en este sentido.

El aluminio es un material preciado por varias razones. Su peso ligero y su alta relación resistencia-peso son dos de las primeras características que me vienen a la mente. El aluminio también tiene una excelente resistencia a la corrosión, es extremadamente duradero, conduce electricidad y ofrece una conformabilidad asombrosa. Eso sin mencionar su reciclabilidad y otras características de sostenibilidad.

Cuando se trata de electrónica y otros dispositivos modernos, una propiedad clave es lo que realmente hace que el aluminio sea indispensable: su notable conductividad térmica. Esto es fundamental para equipos y aplicaciones que deben mantener una determinada temperatura o eliminar el exceso de calor; La conductividad del aluminio es una propiedad natural que surge de su química.

¿Qué hace que el aluminio sea tan bueno para conducir el calor?

Cuando se analiza la capacidad de un material para conducir calor, esto generalmente se mide en lo que se conoce como vatios por metro-kelvin, que se puede denotar como (W/(m⋅K)), o como centímetro-kelvin (W/(cm⋅K)). También existe el sistema inglés que utiliza unidades térmicas británicas, que mide la conductividad térmica como BTU/(h⋅ft⋅°F).

No importa cómo lo midas, la tabla de metales que son mejores para conducir el calor generalmente comenzará con la plata. Tiene una conductividad de 406 W/(m⋅K). El siguiente en la lista es el cobre con 385 W/(m⋅K), el oro ofrece 314 W/(m⋅K) y luego el aluminio con 237 W/(m⋅K).

Otros metales comunes, como el hierro y el acero, tienen cifras mucho más bajas; el acero inoxidable mide 16 W/(m⋅K). ¿Por qué el aluminio ocupa un lugar tan alto en la lista? Sin profundizar demasiado en la química, la razón básica por la que los metales son buenos conductores del calor es que tienen electrones libres que comenzarán a moverse a medida que se calientan; ese movimiento (el calor) se transferirá a través del metal más rápidamente que otras sustancias.

Los metales con más electrones libres tienen más probabilidades de conducir bien el calor, como el aluminio. Una buena regla general es que si un metal es bueno para conducir electricidad, también será bueno para conducir calor.

Comparemos los metales de la lista anterior para comprender mejor por qué la mejor opción será el aluminio. En primer lugar, la plata y el oro son mucho más caros y menos prácticos que el aluminio; Además, la plata tiende a corroerse rápidamente cuando se utiliza como conductor.

Eso deja al cobre y al aluminio, y si bien el cobre es el mejor conductor, también es más pesado y más caro. Si lo único que importa para su aplicación es la cantidad de conductividad, independientemente del precio y el peso, entonces el cobre podría ser su mejor material. Si necesita un material liviano y rentable para su disipador de calor, el aluminio es una buena opción.

¿Qué es un disipador de calor y por qué es tan importante en la ingeniería moderna?

Un disipador de calor es una especie de intercambiador de calor pasivo. Puede transferir el calor generado por un dispositivo a un medio fluido, normalmente aire pero a veces un refrigerante líquido. Esto permite que el calor se disipe fuera del equipo.

En los dispositivos mecánicos modernos, que pueden incluir desde un motor hasta la electrónica, la regulación del calor puede ser extremadamente importante. Un disipador de calor ayuda a garantizar que el dispositivo no se sobrecaliente. En las computadoras, por ejemplo, los disipadores de calor son útiles para evitar que la CPU y otros conjuntos de chips importantes se calienten demasiado.

Por lo general, un disipador de calor debe tener una superficie grande para maximizar la transferencia de calor al aire circundante. Las muchas ventajas del aluminio (ligero, rentable y moldeable) lo convierten en un componente clave para disipadores de calor en teléfonos móviles, luces LED, televisores y más. La capacidad de extruir aluminio de forma económica en perfiles con múltiples 'aletas' aumenta la superficie del disipador de calor y su capacidad para transferir calor.

Al diseñar el disipador de calor, los ingenieros deben considerar varios factores: la velocidad del aire, los materiales circundantes, el tratamiento de la superficie y la forma del dispositivo. Incluso el adhesivo o sujetador utilizado para conectar el disipador de calor puede afectar su eficacia.

¿Qué aleaciones son especialmente adecuadas para los disipadores de calor?

Una cosa que debes saber es que los metales puros son mejores conductores del calor que los metales aleados. Trabajar con aluminio, el aluminio puro, no es práctico porque generalmente es demasiado blando y ciertas aleaciones funcionan mejor como disipadores de calor que otras.

La aleación 1050 es un excelente conductor del calor, de hasta 229 W/(m⋅K), pero tiende a ser blanda. Si bien se reduce un poco la conductividad, las aleaciones más fuertes como 6060, 6061 y 6063 aún pueden ser efectivas. Exhibirán valores de conductividad térmica entre 166 y 201 W/(m⋅K). Incluso el temple de la aleación afectará la cantidad de calor conducido, por lo que es importante saber exactamente cuánta conductividad necesita y compararla con las propiedades de la aleación en consideración.

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Al intentar combinar un material para una aplicación, tiene sentido trabajar con un proveedor de materiales experimentado que conozca los detalles de los disipadores de calor y la conductividad. En Clinton Aluminium, nuestros profesionales expertos están firmemente comprometidos a trabajar con nuestros clientes en cada paso de su proceso de adquisición. Eso significa que podemos asesorarlo sobre qué aleaciones podrían funcionar mejor con su aplicación.

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